JPS6229945B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は画像の記録再生に関し、とくにインク
ジエツト記録装置において良好な中間調を再生す
るための改良された画像記録装置を提供するもの
である。

一般にインクジエツト記録では一定濃度のイン
クを用いるので、中間調の表現には記録紙上にお
けるインク粒子の分布密度を変える必要がある。
具体的には単位面積当りに打ち込むインク粒子の
数（粒径は同じ）を変える方法と、インク粒子の
粒径を変える方法があり、電界あるいは電荷制御
型によるノズルでは前者により、またオンデマン
ド型とよばれるノズルでは後者による例が多い。
たとえば、米国Mead社のMead技術研究所が開発
したシステムでは第１図に例示するような４×８
のドツトマトリクスで画像の絵素を構成し、ドツ
トの数と配列を制御して39段階の中間調を得てい
る。またChalmers工科大のE.Stemmeの方式で
は圧電素子に印加する電圧の大きさにより噴射さ
れるインク量が変り、この結果インク粒子の粒子
サイズが変わり、およそ第２図のような特性で中
間調が表現できる。

しかしながら、粒径を変えずに単位面積当りの
粒子数を制御して中間調を得る方法では１個の粒
子径に対して単位面積を大きくとるほど連続的な
階調性が得られるが、打ち込む粒子数が多くなる
ので速度が遅くなることと絵素の単位が大きくな
り画像が粗くなるという欠点があつた。一方、オ
ン・デマンド型による粒子径を変える方法では第
２図にも例示されるごとく、粒子径の変化範囲に
制限があり、とくに小粒子のインク粒を噴射でき
ない欠点がある。すなわち、インク粒子を噴射で
きる最低電圧にしきい値があり、しきい値以下の
小粒子は噴射できないので、低い濃度領域は表現
されない。

これらの欠点を改善する方法として、粒子数と
粒子径の両方を制御する混合方式が考えられる。
すなわち、第３図に例示するごとく、ｍ×ｍドツ
トのマトリツクスで絵素を表わし、各ドツトの粒
径も幾通りか変化させ、ｍをあまり大きくしない
で連続的な中間調を得ることができる。

ここで第３図ａは１絵素を、ｂはこれのいくつ
かを示す。しかしながら実際上、第３図のような
ドツトの記録方式を適用する場合、ノズル噴射系
の電気的応答特性によりインク粒径は必ずしも信
号波に比例的とはならない。それ故粒子数と粒子
径を独立に制御するという単純な組合せでは意図
する濃度特性を得られにくいという問題がある。
その代表的な事例を第４図に示す。

第４図はａのような２種の信号波をオン・デマ
ンド型ノズル系の圧電素子に印加して、３×３の
ドツトマトリクスによりｂに示す２種のパターン
ＡおよびＢを記録した場合の濃度特性の相異を図
示したものである。ｃは印加電圧に対する記録濃
度の特性例であり、ｄはこのときの記録紙上にお
けるドツト１個当りの占める面積率すなわち粒子
サイズを換算によつて求めた例である。もしノズ
ルから噴射されるインク粒の大きさが印加電圧に
対して一意的に定まるならば、パターンＡに対し
てパターンＢは９倍のインク量が与えられている
筈であり、印加電圧が一定ならばパターンによら
ず同一の粒子サイズが打ち込まれる筈である。と
ころが、第４図ｃはパターンＢの記録濃度がＡの
９倍の面積比から予想される濃度よりも明らかに
低いことを示す。事実ｄの特性図は同じ印加電圧
に対してパターンＡの信号波の方がＢのそれより
も大きな粒子を噴射していることを明示してい
る。すなわちノズル系に入力する信号電圧が同じ
でもパターンＢのごとく信号波が連続する場合と
パターンＡのように間けつ的に到来する場合とで
は明らかに粒子サイズが異なり、一般的な特性と
しては画像信号波の構成によつてドツト粒の噴射
特性が異なることを示している。さらに顕著な特
徴の一つは第４図ｃに明示されるごとくパターン
ＡとパターンＢとではインク粒子を噴射できるし
きい値電圧に差異がある点である。明らかにパタ
ーンＡのしきい値電圧の方がパターンＢのそれよ
りも低く、連続的に信号波を加えるよりも間けつ
的に加える方がインク粒子を吐出し易いことを示
している。

以上のような特性はノズル系の電気信号に対す
る周波数応答特性に基因したものであり、ドツト
マトリクスを形成する信号波のパルス応答特性が
十分でないことによる。したがつて、第３図に示
すようなドツトマトリクス法は単純な電気信号レ
ベルの組合せでは希望する濃度特性を実現するこ
とができない。

本発明は、このような問題点を克服してドツト
マトリクスに配列すべき粒子数と粒子径の両方を
制御し、なめらかで直線性のよい中間調を再現す
る改良された画像記録装置を提供するものであ
る。

本発明は多段階の中間調を記録する際に複数個
のドツトを配列して構成されるドツトマトリツク
スにより画像の絵素を表現する画像記録装置にお
いて、入力信号の各レベル毎に前記ドツトマトリ
ツクスの各配列位置に各ドツトの大きさを表わす
濃度変換情報が記憶されている書き換え可能なテ
ーブルメモリと、前記入力信号の各絵素レベル毎
に前記テーブルメモリを参照して、そのドツトマ
トリツクスの配列順序に従つて前記濃度変換情報
からドツト記録信号を生成する記録信号生成手段
とを設けることにより、上記目的を達成するもの
である。

第５図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、ここではカラー画像信号を入力としてカラー
の中間調画像を再生するシステムを例示してい
る。赤，緑，青の量子化された３原色信号をそれ
ぞれRl，Gl，Blで表わし、量子比レベルｌはｌ＝
０，１，２，……，Ｌ―１，なるＬ値とする。ノ
ズル系では記録媒体上にシアン，マゼンタ，イエ
ローのインクを用いて減法３原色によりカラー画
像を再生する。したがつて、入力信号（Rl，
Gl，Bl）は対応するシアン，マゼンタ，イエロー
の減法３原色信号（Cl，Ml，Yl）に変換され
る。第５図の５０１はそのための変換回路であ
り、（Rl，Gl，Bl）が反射率もしくは透過率信号
の場合には一般に対数濃度変換によつて （Cl，Ml，Yl）＝（−log₁₀Rl，
−log₁₀Gl，−log₁₀Bl） ……(1) なる濃度信号に変換される。

いまｍ×ｍのドツトマトリクスであるレベルｌ
の濃度信号（Cl，Ml，Yl）をもつ一つの絵素を
再生する場合を想定し、ドツトマトリクスは各原
色毎に必要なレベルの数だけそれぞれ別個に用意
するものとする。すなわち、ある絵素のカラー信
号（Cl，Ml，Yl）に対して各ｌ毎に３組のドツ
トマトリクステーブルが準備され、それぞれm²個
のドツト座標（ｉ，ｊ）に任意の電圧レベルを設
定して選択的にノズル系へ供給できるようなシス
テムを考える。第５図はこのようなシステムの構
成モデル例であり、５０２は各ドツト座標に配列
すべきドツトの位置と大きさを定めるためのドツ
ト変換パラメータが記憶された書換え可能な変換
テーブルメモリ示している。この変換テーブルメ
モリ５０２は入力（Cl，Ml，Yl）を、要素（Ｃ
^ｌ _ｉｊ，Ｍ^ｌ _ｉｊ，Ｙ^ｌ _ｉｊ）をもつマトリクスデータ
（Cl，
Ml，Yl）に変換する。すなわち ここで要素（Ｃ^ｌ _ｉｊ，Ｍ^ｌ _ｉｊ，Ｙ^ｌ _ｉｊ）はマトリ
クスの座
標（ｉ，ｊ）に記録されるドツト濃度を設定する
各色および各レベル毎の数値パラメータとなる
が、いまこれらのパラメータがｋ種の数値をとり
うるものとする。

すなわち、 Ｃ^ｌ _ｉｊ＝０，１，２，……，Ｋ―１ ……(5) Ｍ^ｌ _ｉｊ＝０，１，２，……，Ｋ―１ ……(6) Ｙ^ｌ _ｉｊ＝０，１，２，……，Ｋ―１ ……(7) 次に（Ｃ^ｌ _ｉｊ，Ｍ^ｌ _ｉｊ，Ｙ^ｌ _ｉｊ）なるドツトパラ
メータを
与えたときに実際にノズル系に供給される信号電
圧が（Ｖ^ｌ _Ｃｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｍｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｙｉｊ）となるよ
うな電圧変
換係数群を考える。５０３はこのような機能をも
つ電圧変換回路である。最後に電圧変換回路５０
３の出力電圧がノズル系５０４に印加されて記録
媒体５０５の上にカラー画像を再生する。このと
き、供給電圧（Ｖ^ｌ _Ｃｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｍｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｙｉｊ）
に対して記
録媒体上に形成される座標（ｉ，ｊ）のドツト濃
度を（ｄ^ｌ _Ｃｉｊ，ｄ^ｌ _Ｍｉｊ，ｄ^ｌ _Ｙｉｊ）としよう
。ある絵素
について各原色毎のインク濃度を（Ｄ_Cl，Ｄ_Ml，
Ｄ_Yl）と表わせば、これらはｍ×ｍ個の（ｄ^ｌ _Ｃｉｊ，
ｄ^ｌ _Ｍｉｊ，ｄ^ｌ _Ｙｉｊ）の集合として与えられるから
、 となる。

そこでもし、入力（Cl，Ml，Yl）に対してド
ツト変換パラメータ（Ｃ^ｌ _ｉｊ，Ｍ^ｌ _ｉｊ，Ｙ^ｌ _ｉｊ）
および電
圧変換係数（Ｖ^ｌ _Ｃｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｍｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｙｉｊ）を
調整するこ
とにより （Cl，Ml，Yl）＝（Ｄ_Cl，Ｄ_Ml，Ｄ_Yl） ……(11) となるように定めることができれば、原信号に忠
実な色濃度が再生されることは明白である。

したがつて本発明の系はＫ値のレベルが選択可
能なm²個のマトリクス要素の組を用いて、ｌ＝
０，１，２，……，Ｌ―１なるＬ値の濃度データ
を表現するような変換系と考えることができる。

第５図においてドツト変換パラメータ（Ｃ^ｌ _ｉｊ，
Ｍ^ｌ _ｉｊ，Ｙ^ｌ _ｉｊ）はパラメータ書込データバスライ
ン
５０７を通じてシステムが作動する前にテーブル
メモリ５０２内にあらかじめ設定される。また電
圧変換係数（Ｖ^ｌ _Ｃｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｍｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｙｉｊ）は
係数設定ラ
イン５０８を介してあらかじめ設定されるか、も
しくは手動により調節可能なダイアルが配列され
たパネル５０９により設定される。なお５０６は
絵素に同期して供給されるクロツクパルスによ
り、各座標（ｉ，ｊ）へ変換されたデータを配分
するための同期制御回路である。

以上のようなシステムにおいて、前に述べたご
とくノズル系５０４に供給される電圧（Ｖ^ｌ _Ｃｉｊ，
Ｖ^ｌ _Ｍｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｙｉｊ）に対し、記録されるドツト濃
度
（ｄ^ｌ _Ｃｉｊ，ｄ^ｌ _Ｍｉｊ，ｄ^ｌ _Ｙｉｊ）はノズル系５
０４の応答特
性により一対一に対応しない。すなわち、座標
（ｉ，ｊ）に関してこの両者の関係は独立には定
まらず、たとえばある（ｉ，ｊ）位置のシアン色
のドツト濃度ｄ^ｌ _Ｃｉｊは単にＶ^ｌ _Ｃｉｊのみによつて
一意
的に決定されるのではなく時間的にそれより前に
供給される電圧信号によつて影響を受ける。つま
り電気信号パルス列として時間的なドツトの配列
方向を座標ｉの方向にとるとするならば、たとえ
ばｄ^ｌ _Ｃｉｊは（ｉ―３，ｊ），（ｉ―２，ｊ），（ｉ
―
１，ｊ）などの座標位置におけるＶ^ｌ _Ｃｉ―_３，ｊ，Ｖ
^ｌ _Ｃｉ―_２，_ｊ，Ｖ^ｌ _Ｃｉ―_１，_ｊの寄与（ｉ，ｊ）座
標のＶ^ｌ _Ｃｉｊと
によつて定まるというような特性をもつ。したが
つて、ｍ×ｍのドツトマトリクスを構成するため
のドツト変換パラメータ（Ｃ^ｌ _ｉｊ，Ｍ^ｌ _ｉｊ，Ｙ^ｌ _ｉ
ｊ）は
（ｉ，ｊ）について独立に選択すべきではなく前
後の値を考慮してｍ×ｍドツトの組として設定さ
れなければならない。これら相互に関連をもつた
パラメータセツトによつて(8)，(9)，(10)式の絵素濃
度が決定されることになる。本システムはかかる
特性を考慮に入れて、ドツト変換パラメータ群お
よび電圧変換係数群が自在に選択設定できるよう
に構成されており、(11)式を近似的に満たす条件を
得ることが可能である。(11)式を満たすためのパラ
メータ群は必らずしも一通りに限定されず、ｍが
大なる程可能な組合せの数は増す。パラメータの
決定は実験的に行うことができるが、ｍおよびＫ
が大なる場合は組合せの数が指数関数的に増大す
るので、あらかじめ選択した代表的なドツト配列
パターンを幾通りか記録媒体上に形成し、これら
の組合せによる濃度値を予測して希望する目標値
へ収束させていく方法が効果的である。実際上は
ｍ＝３，Ｋ＝４〜８程度でＬ＝16〜64段階程度の
中間調を得ることは比較的容易であり、計算機を
用いて可能な組合せを組織的に発生させ目標値に
該当する組のみを選択する方法も可能である。

電圧変換係数（Ｖ^ｌ _Ｃｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｍｉｊ，Ｖ^ｌ _Ｙｉｊ
）は一般的
には各インク色毎には異なるが同一インクについ
ては（Ｃ^ｌ _ｉｊ，Ｍ^ｌ _ｉｊ，Ｙ^ｌ _ｉｊ）と同様Ｋ値程度
でよく Ｖ^ｌ _Ｃｉｊ＝Ｖ_C0，Ｖ_C1，Ｖ_C2，……，Ｖ_CK―₁
……(12) Ｖ^ｌ _Ｍｉｊ＝Ｖ_M0，Ｖ_M1，Ｖ_M2，……，Ｖ_MK―₁
……(13) Ｖ^ｌ _Ｙｉｊ＝Ｖ_Y0，Ｖ_Y1，Ｖ_Y2，……，Ｖ_YK―₁
……(14) のように定めることができる。これらは簡単な例
として最低電圧（Ｖ_C0，Ｖ_M0，Ｖ_Y0）と最高電圧
（Ｖ_CK―₁，Ｖ_MK―₁，Ｖ_YK―₁）の間を等分割して
定め、(5)，(6)，(7)式と一対一に対応させてもよ
い。

第６図はｍ＝３，Ｋ＝８の条件でＬ＝32段階の
等間隔濃度をもつ中間調を実現した数値例を示
す。これはノズル径50μをもつオンデマンド型ノ
ズル系により実験的に得た例である。ここでｋは
ドツト変換パラメータの数値Ｖ_Ck，Ｖ_Mk，Ｖ_Ykは
各インク色のノズルに対する電圧変換係数であ
る。

第７図は第６図を実現する具体的な変換回路の
一構成例であり、簡単のため一つのインク色につ
いてのみ例示してある。入力データはCl，Ml，
Yl各５ビツトの濃度値として与えられ、デコー
ダ７０１によつてｌ＝０〜31の32段階のレベル選
択信号７０２に変換される。７０２はそれぞれの
レベルに対応するドツト変換パラメータの記憶さ
れたテーブルメモリ７０３の一つを選択する。本
実施例では４×４ドツトのマトリクスまでが構成
可能なテーブルメモリをもち、テーブルメモリ７
０３の各（ｉ，ｊ）が座標には３ビツトすなわち
０〜７の数値パラメータが書込まれている。選択
されたレベルのテーブルからは２ビツトのｉカウ
ンタ７０５によつて指定される。ｉ座標セレクト
線７０６が指示するｉ座標のパラメータがｊ＝１
〜４について12ビツト並列に読出され出力線７０
４に現われる。一方ｊ座標は同じく２ビツトのｊ
カウンタ７０７の出力線７０８によつて指示さ
れ、セレクタ７０９が出力線７０４の12ビツトの
中から該当するｊ座標位置の３ビツトを選択して
出力線７１０に導く。このようにして各座標点の
ドツトパラメータはｉクロツクおよびｊクロツク
により走査選択されて次々に読出されるが、各
ｉ，ｊカウンタは使用するマトリクスサイズｍに
応じてｍ進カウンタとなるよう構成されている。
最後に出力線７１０のドツトパラメータはアナロ
グスイツチ７１１の選択信号となつて、端子７１
２に設定される８入力の電圧値の一つを選択し端
子７１３に出力する。端子７１２には０〜７のド
ツトパラメータ値に対応して各インク色毎のノズ
ル供給電圧値が外部の可変電圧源より供給されて
いる。

以上のように本発明はマトリツクスのどこにド
ツトを置くか、その位置と数を決定するドツト配
列情報と、配列されるドツトの大きさを決定する
各ドツト個々の濃度変換情報とにより、たとえば
インクジエツト記録において、ノズル系のもつ物
理的な応答特性の欠陥をデイジタル信号処理によ
り補償して、従来不十分であつた中間調の表現特
性を改善するものであり、一般に複雑な応答特性
に対してもパラメータの与え方により直線性のよ
い階調を得ることができる。

さらに付け加えるならば、本発明はデイジタル
な信号変換法を用いているため、従来のアナログ
式信号処理に比べて安定性に優れ、最終記録物の
濃度再現性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のドツトマトリクス法の一例を示
す図、第２図はノズル系の出力特性例を示す図、
第３図ａ，ｂは粒子数と粒子サイズの両方を変え
るドツトマトリクス法の説明図、第４図ａ，ｂは
ドツトマトリクス法による画像の例を示す図、同
ｃ，ｄはドツトマトリクス法を適用した場合のノ
ズル系の出力特性例を示す図、第５図は本発明の
一実施例における画像記録装置のブロツク図、第
６図Ａ，Ｂはドツト変換パラメータと電圧変換係
数の具体的数値例を示す図、第７図は具体的回路
構成例を示す図である。 ５０１……変換回路、５０２……テーブルメモ
リ、５０３……電圧変換回路、５０４……ノズル
系、５０５……記録媒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多段階の中間調を記録する際に複数個のドツ
   トを配列して構成されるドツトマトリツクスによ
   り画像の絵素を表現する画像記録装置において、
   入力信号の各レベル毎に前記ドツトマトリツクス
   の各配列位置に各ドツトの大きさを表わす濃度変
   換情報が記憶されている書換え可能なテーブルメ
   モリと、前記入力信号の各絵素レベル毎に前記テ
   ーブルメモリを参照して、そのドツトマトリツク
   スの配列順序に従つて前記濃度変換情報からドツ
   ト記録信号を生成する記録信号生成手段とを具備
   する画像記録装置。 ２ 記録信号生成手段は濃度変換情報からドツト
   記録信号を生成する際に、自己の有する設定可能
   な係数テーブルの設定値に応じて生成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像記録
   装置。